植物プランクトン共存機構の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15570011
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 宮崎 龍雄 千葉大学, 海洋バイオシステム研究センター, 教授 (80142230)
• 研究分担者: 吉村 仁 静岡大学, 工学部, 教授 (10291957) ; 富樫 辰也 千葉大学, 海洋バイオシステム研究センター, 助手 (70345007)
• キーワード: 植物プランクトン / プランクトンのパラドックス / 富栄養化のパラドックス / 競争 / 栄養塩 / ケモスタット / 格子モデル

研究概要

植物プランクトンの共存機構についての検討を行った。低栄養塩・低流量状態におけるケモスタットにおける検討および格子モデルを用いた理論的検討の二つを試みた。植物プランクトンは、均質な水環境中に生息するにもかかわらず、多種が共存している。競争的排他原理が必ずしも成立していないように見える。この一見すると矛盾にみえる現象は、「プランクトンのパラドックス」と呼ばれている。また、低栄養塩になると多様性があがり、栄養塩量が増えると多様性が減る。栄養状態がよくなれば多種存在が可能になると思われるが、実際は多様性がさがる。このことは「富栄養化のパラドックス」と呼ばれている。このことを踏まえ、まず、ケモスタットにより、低栄養塩・低流量状態における多様性を調べた。低栄養塩・低流量状態における種の交代のケモスタットにおける実験結果を説明するため、低流量では、装置の希釈率は必ずしも藻種が実際に受ける希釈率ではなく、藻種に対する直接の希釈率は栄養塩の濃度に依存し、低栄養塩では装置の希釈率より低いということを仮定して、実験結果を説明できた。希釈率と栄養塩濃度の関係は、種特異的であると考えられるので、低栄養塩域では、種多様性が高くなると推測できた。格子モデルを用いた検討では、余裕のある空間中で植物プランクトンの増殖反応がおこるとした。おもに、「富栄養化のパラドックス」を中心に説明を試みた。十種の植物プランクトンを考え、栄養塩濃度に対する成長率が異なるように設定した。時間がたつにつれ、共存できる種数が徐々に減少してきた。完全に平衡状態ではないが、十分に長い時間(今回、これを生態学的平衡時間と名づけた。)たつと、最も低い濃度領域では種数が少なめであり、濃度が少し高くなると種数が増大し、さらに濃度が高くなると種数が減少した。これは、「富栄養化のパラドックス」を説明するものであった。

研究成果

• [文献書誌] Miyazaki, T., Takeya, K., Togashi, T., Nakagiri, N., Suzuki, T., Yoshimura, J.: "Effects of ammonium concentration and dilution on the competition between the Cyanobacterium Microcystsis novacekii and the green alga Scenedesmus quadricauda."Modsim2003 International Congress on Modelling and Simulation Proceedings (Ed.David A.Post). 741-746 (2003)
• [文献書誌] Yoshimura, J., H.Amagai, T.Suzuki, T.Togashi, T.Miyazaki: "Population dynamics of some mutualistic relationships."Modsim2003 International Congress on Modelling and Simulation Proceedings (Ed.David A.Post). 730-735 (2003)
• [文献書誌] Suzuki, T., N.Nakagiri, K.Tainaka, T.Togashi, T.Miyazaki, J.Yoshimura: "A role of low-density species on the community outcomes In a model ecosystem."Modsim2003 International Congress on Modelling and Simulation Proceedings (Ed.David A.Post). 1673-1678 (2003)
• [文献書誌] Togashi._T., A.Kaide, T.Miyazaki, T.Suzuki, N.Nakagiri, J.Yoshimura, J.L.Bartelt, P.A.Cox: "Simulation of mating behavior of gametes and the evolution of anisogamy in marine green algae : isogamy, slight anisogamy and marked of anisogamy."Proceedings of the International Congress on Modelling and Simulation 2003. 736-741 (2003)
• [文献書誌] Takeya, K., Kuwata, A., Yoshida, M., Miyazaki, T.: "Effect of dilution rate on competitive interactions between the cyanobacterium Microcystis novacekii and the green alga Scenedesmus quadricauda in mixed chemostat cultures."Journal of Plankton Research. 26. 29-35 (2004)
• [文献書誌] Togashi, T., M.Nagisa, T.Miyazaki, J.Yoshimura, P.A.Cox, J.L.Bartelt: "Gamete behavior and the evolution of anisogamy : reproductive strategies of marine green algae."Population Ecology. (印刷中).